基于RFID及深度感知的室内精确定位技术

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随着信息技术的快速发展以及互联网时代又一次重大革新的到来,人们的生活变得越来越信息化、智能化。可以说,计算机科学技术渗透到了日常生活中的各个方面,将人们在物理世界中的活动与网络世界中的活动紧密地联系在一起。而这些在人们日常生活中的大量需求,也直接或间接地催化了物联网(Cyber Physical System)的产生。在物联网时代,基于传统的互联网以及正在迅猛发展的移动互联网,通过融合传感器技术、无线射频识别(RFID)技术等感知技术,使得传统的信息系统能够更加快捷、更加实时、更加智能地获取物理世界中的信息,并且能够快速反馈。物联网时代的到来,将会给人们的生活带来极大的便利以及优良的体验。  在诸多的物联网应用中,快速准确地对一个目标进行定位是非常重要的,这将成为基于位置服务的关键。针对室内定位这一问题,已有了众多的解决方案,诸如LANDMARC系统、SpotON系统等等。但这些系统在某些方面存在一定的不足,无法提供精确的定位结果,而其他一些精确度达标的解决方案通常使用特制的硬件层技术,造成较高的使用成本而导致无法大规模部署应用。本文所述解决方案采用价格低廉易于部署的无源RFID技术。通过深入的实验研究掌握其性质及技术特点,基于深度感知的思想跨层优化感知深层次数据及其他数据,利用深度感知数据有效提升定位性能。  在本文中,通过前期一系列探讨实验,深入地分析无源RFID技术的特性,研究其在真实实验中表现出的性质。基于实验性分析,本文提出了一种新颖的具有自适应性的基于无源RFID技术及深度感知数据的室内定位解决方案,并设计部署在真实的系统原型中,同时通过系列化的实验验证了该系统的性能。本文主要贡献包括以下三个方面:本文通过真实实验研究,探讨了无源RFID技术与有源RFID技术的区别以及无源RFID技术在真实实验中表现出来的性质,并进行了读取性能及场景建模;本文基于实验研究发现,提出了两种自适应的定位解决方案,自适应功率跳变方案以及自适应反馈校正方案。这两种方案的综合使用可以自适应的调节定位过程中的关键参数,同时还能够自适应地收集反馈并对后续定位过程进行校正。基于这两种方法,本文希望在系统中有效地提升定位性能;本文设计部署实现了真实的系统测试平台。通过在真实大型书架上嵌入对应的设备,将本文所述室内定位解决方案转化为实际系统。同时在该系统上的实验表明,本文所述的室内定位实验方法能够在保证一定实时性的情况下达到一个较好的精确度。  通过一系列在真实场景中的实验,分析验证了所设计系统的性能。本文对所设计方案的自适应功率跳变方法、自适应反馈校正方法以及综合方法与基本定位方法进行实验比较。分别对比了误差概率累积分布、误差边界值、定位时延以及关键参数对定位的影响。通过误差概率累积分布比较,分析了各个方法及整体方法的优缺点以及适用对象。通过定位操作时延测试比较,验证了系统整个设计方案的实时性与适用性。通过探究系统中关键参数对系统的影响,探讨了系统中关键参数设置方法。基于针对系统各项性能的系列实验及其结果,本文所提出的室内定位方法及其整体原型系统实施方案完全达到设计标准,满足应用需求。
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